# M.2 SSD硬盘

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本文介绍在Linux系统中对NVMe固态硬盘（以 */dev/nvme0n1* 为例）进行分区、格式化、挂载及性能测试的完整流程，适用于Quectel Pi H1。

# 硬件接口

```{image} images/image_RdR4bNdI6oo1jMxgxwFcR7SvnXK.webp
:width: 836px
:height: 491px
```

# 快速安装指南

按照以下步骤完成M.2 NVMe固态硬盘的硬件安装：

1. 安装3个尼龙柱，使用3颗短螺钉将其固定到底板。

2. 安装GPIO转接头，用力按压，确保所有引脚都安装到位。

3. 将PCIe转接线均匀插入单板电脑的PCIe接口后，再从两侧向下按压固定支架，使其牢牢固定到位。

安装完成示意图如下：

- 正视图：

```{image} images/image_I6lrbQoAJonhoRxJMBycyZXqnZd.webp
:width: 1140px
:height: 473px
```

- 背面图：

```{image} images/image_FBFmbwfAEoxXMoxdmdUcu2cynjd.webp
:width: 1153px
:height: 486px
```

- 侧视图：

```{image} images/image_WP9tbJZXPoN9oWxovpAcY1kwnBf.webp
:width: 1171px
:height: 366px
```

4. 最后将M.2 HAT+置于尼龙柱顶部，使用3颗长螺钉将其固定到位。

```{image} images/image_VIt3bDVQao2FH7xVhIrcWhK3n6b.webp
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:height: 442px
```

# 软件功能使用

## 分区操作（*fdisk*）

通过 *fdisk* 工具对NVMe设备进行分区操作，步骤如下：

### 启动 *fdisk*

执行以下命令，启动 *fdisk* 并指定目标NVMe设备：

```shell
fdisk /dev/nvme0n1
```

### 交互界面操作步骤

进入 *fdisk* 交互界面后，按以下顺序执行命令：

#### 创建GUID分区表(GUID Partition Table, GPT)

输入g并回车，创建GPT GUID分区表（推荐用于大容量设备）：

```plaintext
Command (m for help): g
Created a new GPT disklabel (GUID: XXXXXXXX-XXXX-XXXX-XXXX-XXXXXXXXXXXX)
```

#### 新建分区

输入n并回车，创建一个新分区。分区号、起始扇区、结束扇区均可保持默认（使用全部可用空间）：

```plaintext
Command (m for help): n
Partition number (1-128, default 1): 
First sector (2048-xxxxxxxxx, default 2048): 
Last sector, +/-sectors or +/-size{K,M,G,T,P} (2048-xxxxxxxxx, default xxxxxx): 
Created a new partition 1 of type 'Linux filesystem' and of size XX GiB.
```

#### 写入分区表

输入w并回车，将分区配置写入设备并退出 *fdisk*：

```plaintext
Command (m for help): w
The partition table has been altered.
Calling ioctl() to re-read partition table.
Syncing disks.
```

操作完成后，系统会生成新分区/dev/nvme0n1p1（p1表示第一个分区）。

## 格式化分区（EXT4格式）

使用 *mkfs.ext4* 工具，将新分区格式化为EXT4文件系统（适用于大多数Linux环境）：

```shell
mkfs.ext4 /dev/nvme0n1p1
```

执行后会显示格式化进度，输出示例如下：

```plaintext
mke2fs 1.46.5 (30-Dec-2021)
Creating filesystem with 12345678 4k blocks and 3456789 inodes
Filesystem UUID: xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx
Superblock backups stored on blocks: 
  32768, 98304, 163840, ...
Allocating group tables: done                            
Writing inode tables: done                            
Creating journal (65536 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done
```

## 手动挂载分区

### 创建挂载目录

使用 *mkdir* 命令，创建用于挂载SSD的目录（示例路径为/mnt/myssd）：

```shell
mkdir -p /mnt/myssd
```

### 挂载分区

将/dev/nvme0n1p1分区挂载到/mnt/myssd目录：

```shell
mount /dev/nvme0n1p1 /mnt/myssd
```

可通过 *df -h* 命令验证挂载是否成功，若输出中包含/dev/nvme0n1p1和/mnt/myssd，则表示挂载正常，示例如下：

```shell
df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/nvme0n1p1  100G   5G   95G   5% /mnt/myssd
```

## 配置自动挂载（重启后生效）

通过修改/etc/fstab文件实现系统启动时自动挂载分区：

### 编辑fstab文件

使用nano编辑器打开/etc/fstab（也可使用vim等其他编辑器）。

### 添加挂载配置

在文件末尾添加以下行，指定分区、挂载点、文件系统类型及挂载参数：

```plaintext
/dev/nvme0n1p1  /mnt/myssd  ext4  defaults  0  2
```

保存并退出后，下次系统启动时会自动挂载。

## 性能测试（读写速度验证）

使用dd命令测试SSD的读写性能（测试时确保分区已挂载）：

### 读取速度测试

创建一个临时测试文件，并通过读取该文件到空设备（/dev/null）测试读取速度：

```shell
dd if=/mnt/myssd/testfile of=/dev/null bs=1G iflag=direct # iflag=direct：绕过系统缓存，测试真实读取速度1+0 records in1+0 records out
1073741824 bytes (1.1 GB, 1.0 GiB) copied, 0.852345 s, 1.3 GB/s
```

### 写入速度测试

生成一个1GB的空文件（/dev/zero为零数据来源），测试写入速度：

```shell
dd if=/dev/zero of=/mnt/myssd/testfile bs=1G count=1 oflag=direct
1+0 records in1+0 records out
1073741824 bytes (1.1 GB, 1.0 GiB) copied, 1.245678 s, 862 MB/s
```

### 清理测试文件

测试完成后可通过如下命令删除测试临时文件：

```shell
rm /mnt/myssd/testfile
```